[发明专利]一种火驱采油中次生气的净化回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及尾气处理技术领域，特别涉及一种火驱采油中次生气的净化回收方法。

背景技术

目前，随着火驱采油技术规模的不断扩大，火驱次生气产出量不断增加，所产生的火驱次生气含有的可燃气体比例较低，范围在3～15％(v)之间，不能作为燃料直接燃烧，而采用集中排放的方式处理。气体的集中外排，造成周围环境污染和能源浪费，对员工的身体造成一定伤害，存在严重安全隐患，需要对火驱次生气进行治理。

火驱次生气的主要组成是N₂、CO₂和以CH₄为主的烃类，还包括一些C₅⁺的重烃类杂质。其中，可燃气体含量低，N₂含量高、CO₂含量也较高。据监测，大部分次生气中氮气含量达到70％(v)以上，CO₂含量也超过10％(v)。由于以上的特点，给次生气的进一步分离处理带来很大的难度。

目前，油田次生气分离的方法有很多，主要有变压吸附、深冷、膜分离、化学吸收等方法，与深冷、膜分离、化学吸收等气体分离与提纯技术相比，变压吸附技术在CH₄/N₂/CO₂分离中具有较大优势。

发明内容

本发明提供了一种油田火驱采油过程中所产生的火驱次生气的净化回收方法，能够对火驱次生气中的CH₄气体进行有效分离和提纯。

本发明为解决技术问题主要通过以下技术方案来实现：

一种火驱采油中次生气的净化回收方法，所述次生气主要包括N₂、CO₂和CH₄，还包括C₅⁺重烃类杂质，所述方法主要包括以下步骤：

1)预处理步骤

将火驱次生气进行气液分离后，进入原料气压缩机增压至0.6MPa后，原料气体自预处理系统的预处理吸附塔底进入预处理吸附塔，在活性炭类吸附剂的选择性吸附下，除去原料气中的大部分C₅⁺重烃类杂质。净化后的气体去变压吸附脱碳系统。

预处理步骤包括：

a)吸附过程

常温下，原料气中C₅⁺重烃类杂质在预处理吸附塔中被吸附下来，当预处理吸附塔吸附饱和后即转入以下再生过程。

b)逆放过程

将预处理吸附塔的压力通过逆放泄压，降低压力。逆放气回原料气缓冲罐。

c)加热脱附杂质

采用N₂气体作为再生气源并加热至200℃，逆着吸附方向吹扫吸附层，使吸附杂质在加温下得以完全脱附，将再生气冷却分离烃后的排出。

d)冷却吸附剂

脱附完毕后，停止加热再生气，用常温再生气逆着进气方向吹扫吸附床层，使之冷却至吸附温度，吹冷后的解吸气也送出界外。

e)升压过程

利用吸附床顶部气体对预处理吸附塔进行升压，使压力均衡，为转为下一次吸附做准备。

预处理步骤中至少有一个预处理吸附塔处于再生状态，至少有一个预处理吸附塔处于吸附状态。

2)变压吸附脱碳步骤

除油后的原料气进入变压吸附脱碳系统，在吸附塔中原料气中的CO₂被硅胶类吸附剂选择吸附下来，混合气中的二氧化碳通过真空泵脱出放空，顶部气体再进入变压吸附脱氮系统。

当吸附塔中吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段某一位置时，停止吸附，转入再生过程。

吸附剂的再生过程依次如下：

a.均压降压过程

这是在吸附过程结束后，顺着吸附方向将塔内的较高压力的气体放入其它已完成再生的较低压力吸附塔的过程，这一过程不仅是降压过程更是回收塔内CH₄、提高CH₄收率的过程，本流程共包括了三次连续的均压降压过程。

b.逆放过程

在均压结束、吸附前沿已达到床层出口后，逆着吸附方向将吸附塔压力降至接近常压，此时被吸附的CO₂开始从吸附剂中大量解吸出来，解吸气放空。

c.真空过程

逆放结束后，为使吸附剂得到彻底的再生，用真空泵对床层抽真空，进一步降低吸附质组分的分压，并将吸附质解吸出来，解吸气放空。

d.均压升压过程